Расчет и проектирование стартера для автомобиля ЗИЛ – 131

Департамент образования города Москвы

ГОУ СПО Электромеханический колледж №55

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Специальность: 190501

«Эксплуатация электрооборудования и автоматики автомобиля»

Дисциплина: Электроэнергетические системы транспортного электрооборудования.

Тема проекта: Рассчитать и спроектировать стартер для автомобиля ЗИЛ - 131.

Разработал:_________________(Буробин А.Н.)

Рук. проекта:________________(Мжельский В.А.)

Москва. 2008г.

Содержание

1. Введение

2. Общая часть

2.1 Краткая характеристика автомобиля

2.2 Характеристика объекта проектирования (стартера)

3. Расчетно-технологическая часть

3.1 Определение основных размеров

3.2 Расчет магнитной цепи

3.3 Расчет намагничивающей силы

3.4 Расчет обмотки возбуждения

3.5 Расчет коллектора

3.6 Расчет рабочих характеристик

3.7 Построение графиков характеристик

4. Заключение

Список используемой литературы

1. Введение:

Машиностроение - отрасль тяжелой промышленности, занимающаяся производством всевозможных машин, приборов, предметов потребления пользующихся большим спросом, а также технику оборонного назначения.

Автомобилестроение - отрасль промышленности, осуществляющая производство транспортных средств, преимущественно с двигателями внутреннего сгорания.

Автомобилестроение зародилось в 80 - 90х годах девятнадцатого века во Франции и Германии. Оно получило своё развитие благодаря потребности людей перевозить грузы и пассажиров транспортным средством безрельсового типа, вытесняя из данной области использование привычной для того времени животной силы.

Применение на автомобиле электроники началось в 1930-х годах с ламповых автомобильных радиоприёмников. Однако электронные лампы плохо переносили нагрузку, возникающие на автомобиле в весьма неблагоприятных условиях их работы: изменение температуры в широких пределах, значительные вибрации, изменение напряжения питания. Поэтому лампы не нашли широкого применения.

Изобретенный в 1948 году транзистор нашёл самое широкое распространение сначала в транзисторных ключах (регуляторах напряжения, коммутаторах систем зажигания), а затем и в других электронных устройствах.

Интегральные микросхемы на полупроводниковых элементах совершили революцию в автомобилестроении, особенно в управлении автомобильными агрегатами и автомобилем в целом. Сейчас нигде в мире не выпускается ни одного автомобиля без электронных приборов. Основные из них - регуляторы напряжения, устройства управления трансмиссией, впрыском топлива, тормозной системой, рулевым управлением, подвеской.

На современных автомобилях электронные устройства управляют системой зажигания, впрыскиванием топлива, осуществляют контроль за работоспособностью всех узлов и агрегатов, предоставляя водителю информацию о состоянии транспортного средства. Значительно улучшилась информативность о работе и состоянии узлов и агрегатов автомобиля, чему способствовало появление бортовой системы контроля и системы встроенных датчиков.

Электрооборудование автомобилей постоянно и существенно изменяется. Усложнение электрооборудования автомобилей имеет и отрицательную сторону, связанную с увеличением числа отказов. В современном автомобиле уже более 30% отказов приходится на электрооборудование.

Увеличение энергопотребителей на автомобиле потребовало значительного увеличения мощности электрогенераторов без изменения их массы и размеров. Система электроснабжения предназначена для питания электрической энергией всех потребителей. Источниками электрической энергии на автомобиле являются генератор и аккумуляторная батарея, включенные параллельно.

При работающем двигателе генератор является основным источником электроэнергии и обеспечивает электроснабжение потребителей и аккумуляторной батареи. При не работающем двигателе функции источника электроэнергии переходит к аккумуляторной батарее, которая также должна обеспечивать надежный пуск двигателя.

Целями и задачами проектирования является закрепление, расширение и углубление теоретических знаний, укрепление практических навыков при выполнение самостоятельной работы, а также применять полученные знания при решении ответственных задач.

2. Общая часть

2.1 Краткая характеристика автомобиля ЗИЛ - 131

Автомобиль семейства ЗИЛ-131 и ЗИЛ-131Н выпускались акционерным обществом АМО ЗИЛ с 1966 по 1994г. И предназначался для перевозки различных грузов и людей, буксировки прицепных систем по всем видам дорог и местности. Автомобили изготавливались в исполнении «У», «Т» или «ХЛ» категории по ГОСТ 15150-69 для эксплуатации при безгаражном хранении; при температуре окружающего воздуха от +55 до -45 или -60 для исполнения «ХЛ»; относительной влажности воздуха до 98% при 35⁰С; запыленности воздуха до 1.5 г/м³; скорости ветра до 20 м/с, на высоте до 4000 м над уровнем моря при соответствующем изменении тягово-динамических качеств.

Семейство автомобилей состоит из следующих модернизаций:

ЗИЛ-131Н - базовая модель семейства, грузовой автомобиль с платформой, оборудованной откидными скамейками.

ЗИЛ-131НА - грузовой автомобиль с платформой, с неэкранированным и негерметизированным электрооборудованием.

ЗИЛ-131НВ - сдельный тягач для буксировки специальных полуприцепов



Параметры
Масса перевозимого груза, (кг)	3750
Допустимая полная масса буксируемого прицепа (полуприцепа) с грузом, (кг)	4150
Масса снаряженного автомобиля, (кг): Без лебедки С лебедкой	6135 6375
Масса неснаряженного автомобиля, (кг)	5275
Полная масса автомобиля, (кг): Без лебедки С лебедкой	10185 10425
Нагрузка приходящаяся на дорогу от снаряженного автомобиля, (кН): Через шины передних колес: Без лебедки С лебедкой Через шины колес тележки: Без лебедки С лебедкой	27.5 30.45 33.85 33.3
Нагрузка приходящаяся на дорогу от автомобиля полной массы, (кН): Через шины передних колес: Без лебедки С лебедкой Через шины колес тележки: Без лебедки С лебедкой	30.6 33.55 71.25 70.7
Размеры, (мм) Длина: Без лебедки С лебедкой Ширина Высота (без груза): По кабине По тенту	6900 7040 2500 2510 2970
Погрузочная высота (без груза)	1430
Колея передних и задних колес по грунту	1820
Углы свеса, (град.): Переднего без лебедки Переднего с лебедкой Заднего	45 36 40
Дорожный просвет, (мм): Под передним мостом Под промежуточным и задним мостами	330 355
Максимальная скорость при движении автомобиля с грузом массой 3750 кг по горизонтальному участку сухого и ровного асфальтированного шоссе, (км/ч): Без прицепа С прицепом	85 75
Минимально устойчивая скорость движения автомобиля на низшей передаче в коробке передач и раздаточной коробке, (км/ч)	3.5
Контрольный расход топлива на 100 км пути при движении автомобиля с постоянной скоростью с грузом массой 3750 при скорости 60 км/ч, (л): Без прицепа С прицепом	35 46.7
Путь торможения на сухом асфальтированном шоссе со скорости 50 км/ч, (м): Автомобиля полной массы Автопоезда полной массы	25 25.5
Максимальный подъем, преодолеваемый автомобилем при движении по сухому и твердому грунту с грузом массой 3750 кг, (%, не менее): Без прицепа С прицепом общей массы 4150 кг	600 360

2.2 Характеристика объекта проектирования (стартера)

На автомобиле ЗИЛ-131 и его модификации устанавливают герметичный стартер модели

СТ2А-3708. для уплотнения стыков стартера с картером маховика, но посадочном буртике стартера установлено резиновое уплотнительное кольцо.

Стартер - это электродвигатель постоянного тока смешанного возбуждения с электромагнитными реле и механизмом привода.

Для определения работоспособности стартера его проверяют на стенде без нагрузки. Если при проверке стартера частота вращения якоря стартера и величина потребляемого тока не соответствует техническим характеристикам, стартер следует отремонтировать.

Конструктивно электростартер объединяет в себе электродвигатель и механизм привода с электромагнитным тяговым реле, муфтой свободного хода и шестернёй понижающего редуктора. В стартер может быть встроен дополнительный редуктор, если передаточное число от шестерни привода к венцу маховика недостаточно.

Электростартеры классифицируют по способу возбуждения электродвигателя, типу привода, способу крепления на двигателе и степени защиты от окружающей среды.

Техническая характеристика стартера

Номинальное напряжение, (В)	12
Номинальная мощность, (к.вт(л.с.))	1.8 (2.11)
Сила тока холостого хода, (А, не более)	90
Сила тока при тормозном моменте 22.05 Н*м, (А, не более)	700
Напряжение включения реле с прокладкой 14.5 мм, установленной между шестерней и упорным кольцом, (В, не более)	9
Усилие щеточных пружин, (Н)	9.8 - 13.7
Частота вращения якоря	3400

3. Расчетно-технологическая часть

3.1 Определение основных размеров

3.1.1 Определяем Мощность на валу якоря стартера:

3.1.2 Переводим мощность стартера из лошадиных сил в ваты:

3.1.3 Находим внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи:

3.1.4 Определяем общее сопротивление стартера:

3.1.5 Определяют сопротивление обмотки якоря:

3.1.6 Определяем сопротивление обмотки возбуждения:



3.1.7 Находим ток полного торможения (короткого замыкания):

3.1.8 Орпеделяем ток при максимальной мощности:

3.1.9 По таблице №1 выбираем количество пазов:

3.1.10 По таблице №2 определяем наружный диаметр корпуса:

3.1.11 Определяем диаметр якоря стартера:

3.1.12 Находим количество активных проводников:

3.1.13 Определяем линейную нагрузку якоря:

3.1.14 Находим длину якоря:

3.1.15 Определяем полюсное деление стартера:

3.1.16 Находим длину проводника:

3.1.17 Определяем сечение провода обмотки якоря:

3.1.18 По ГОСТу 7262-78 подбираем провод:

3.1.19 Находим размер паза якоря:

3.2 Расчет магнитной цепи

3.2.1 Находим частоту вращения якоря:

i= (от 10 до 20)

n_пуcк= 1) от 50 до 70 для карбюраторных двигателей

2) от 120 до 150 для дизельных двигателей

3.2.2 Находим длину полюсной дуги:

3.2.3 Определяем длину воздушного зазора:

3.2.4 Определяем площадь воздушного зазора:

3.2.5 Магнитный поток стартера определяется из следующего выражения:

3.2.6 Магнитная индукция в воздушном зазоре определяется:

3.2.7 Определяем минимальную ширину зубца якоря:

3.2.8 Находим зубцовое деление якоря:

3.2.9 Определяем максимальную индукцию в воздушном зазоре:

3.2.10 определяем диаметр вала:

3.2.11 Находим высоту тела якоря:

3.2.12 Магнитная индукция в теле якоря определяется:

3.2.13 Находим ширину полюса:

3.2.14 Находим высоту полюса:

3.2.15 Находим длину корпуса стартера:

3.2.16 Определяем магнитную индукцию в корпусе:

3.3 Расчет намагничивающей силы

3.3.1 Определяем намагничивающую силу воздушного зазора:

3.3.2 Определяем намагничивающую силу зубцового слоя:

3.3.3 Находим длину средней магнитной линии:

3.3.4 Определяем намагничивающую силу тела якоря:

3.3.5 Находим высоту полюса:

3.3.6 Определяем намагничивающую силу полюсов:

3.3.7 Определяем намагничивающую силу стыка:

3.3.8 Находим длину средней магнитной силовой линии корпуса:

3.3.9 Определяем намагничивающую силу корпуса

3.4 Расчеты обмотки возбуждения

3.4.1 Определяем суммарную намагничивающую силу стартера:

3.4.2 Определяем намагничивающую силу с учетом реакции якоря:

3.4.3 Находим количество векторов обмотки возбуждения:

3.4.4 Определяем среднею длину витка обмотки возбуждения:

3.4.5 Определяем сечение провода обмотки возбуждения:

3.4.6 Определяем внутренний диаметр корпуса:

3.4.7 Находим диаметр под катушку обмотки возбуждения:

3.4.8 Находим высоту катушки обмотки возбуждения:

3.4.9 Находим высоту провода катушки:

3.4.10 Находим ширину провода катушки:

По ГОСТ 434-78 выбираем провод 5,9x1

3.4.11 Находим толщину катушки обмотки возбуждения:

3.4.12 Находим ширину окна под катушку:

3.5 Расчет коллектора

3.5.1 Находим диаметр коллектора:

3.5.2 Определяем шаг коллектора:

3.5.3 Находим ширину щетки:

3.5.4 Определяем площадь сечения щетки:

3.5.5 Находим длину щетки:

3.5.6 Находим длину коллектора:

3.6 Расчеты рабочих характеристик

3.6.1 Определяем рабочие токи:

3.6.2 Определяем противо ЭДС обмотки якоря:

3.6.3 Находим мощность стартера:

3.6.4 Находим магнитный поток в воздушном зазоре:

3.6.5 Определяем частоту вращения вала якоря:

3.6.6 Определяем крутящий момент стартера:

находим по графику

4. Заключение

При проектировании стартера для автомобиля ЗИЛ-131 были произведены расчеты для получения основных габаритных размеров и некоторых деталей стартера. С помощью этих данных были получены следующие параметры: токи, мощность, крутящий момент, частота вращения вала якоря, магнитная цепь, намагничивающие силы. По этим данным был построен график рабочих характеристик и начерчен сборочный чертеж стартера в масштабе 2:1 и схема его подключения.

Список используемой литературы.

1. А.С. Кузнецов «Руководство по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей ЗИЛ - 131, 130, 431410, 431411».

2. Б.А. Данов «Электронные системы управления иностранных автомобилей», Москва, 2004.

3. В.Е. Ютт «Электрооборудование автомобилей», Москва, 2006

4. И.С. Туревский, В.Б. Соков, Ю.Н. Калинин «Электрооборудование автомобилей», Москва, 2003.